JPH0470567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トルク測定装置、特に、広い測定範
囲にわたつて高精度を与え２個のロードセル装置
を使用するトルク測定装置に関する。

発明の背景および要約 精密なトルク測定装置は、多くの機械的な装置
で使用される。高精度のトルク測定を要する１つ
の該適用は、動力計装置においてである。動力計
は、原動機の出力馬力の測定または機械の構成要
素を経てトルクを伝達する際に生じる損失の測定
のために屡々使用される。代表的に、動力計で検
査すべき機械は、捻りに対して抑制されないトル
ク平衡フレームに装着される。トルク平衡フレー
ムの回転は、延長するトルク腕によつて抵抗さ
れ、トルク腕は、１個のロードセル装置に結合さ
れる。該ロードセルによつて測定される力は、検
査物品によつて発生されるトルク負荷に関連す
る。該装置は、一般に満足すべ様に作用するが、
広範囲の適用トルクにわたり一層高精度を有する
該装置を得る必要性が常に存在する。通常のロー
ドセル構造は、その有用な測定範囲対精度の点で
直接のかね合いを有している。この制限は、ロー
ドセル内の抵抗歪み計またはその他の歪み測定装
置が比較的狭い範囲にわたり正確な測定を行い得
るが、過度な歪みによつて損傷し得るため、固有
である。

上述に鑑み、広範囲にわたる高精度を特徴とす
る改良されたトルク測定装置を得ることは、望ま
しい。本発明によると、該改良は、その１個が抵
トルクレベルを測定するのに使用され、第２のも
のが高トルクレベルを測定するのに使用される一
対のロードセル装置の使用によつて提供される。
低範囲トルク測定用ロードセル装置に動力計のト
ルク腕を結合する柔軟な要素が設けられ、空動き
装置は、高範囲ロードセル装置のために設けられ
る。この配置により、低範囲ロードセル装置のみ
が、低トルクレベルにおいて負荷される。加えら
れる一層高いトルク負荷は、双方のロードセル装
置に力を加えさせ、従つて、全トルクは、双方の
ロードセルの読みを加算することによつて計算さ
れる。

上述の配置は、２個のセルの読みが常に加えら
れるため、高トルク範囲と低トルク範囲との間の
均質さの任意の欠如の殆んどの排除を生じる。従
つて、低トルク範囲の読みに対し、高トルク範囲
のセルは、零または一定の低い読みを示し、トル
ク測定装置は、該低い読みに対して補償可能であ
る。同様に、高トルク範囲の読みに対し、低トル
ク範囲のセルは、ほぼ一定の最高値ないし飽和値
を示す。従つて、２個のセルの読みが相互に常に
加えられるため、２つのトルク範囲の間の均質さ
の欠如が存在せず、滑らかでほぼ連続的な全体の
測定範囲が得られる。

本発明の付加的な利益および利点は、添付図面
を参照する好適実施例の次の説明および特許請求
の範囲によつて当該技術の塾達者に明らかにな
る。

実施例 第１図は、本発明の新規な特徴を有し全体を符
号１０で表示されるトルク測定装置を示す。トル
ク測定装置１０は、全体を矩形ハウジングとして
示される検査部分１２を備えている。部分１２
は、それが動力計ブレーム１４に対して捻りによ
つて拘束されず従つてトルクの平衡を与える様
に、一対の端部軸受１６，１８によつて該フレー
ムに対し装着される。部分１２は、検査する装置
の装着構造を与える様に構成される。該検査ユニ
ツトは、電動機、減速歯車ユニツト等の様な回転
軸の入力または出力を有する任意の機械でもよ
い。トルク負荷は、回転軸２０によつて検査部分
１２へまたは検査部分１２から伝達される。軸２
０は、軸受２２によつて検査部分１２に対して支
持される。トルク腕２４は、検査部分１２の回転
の軸線から半径方向へ延び、検査部分に取付けら
れる。上述の要素は、軸２０によつて加えられる
トルクがトルク腕２４に加えられる力によつて反
作用されるため、検査装置によつて加えられるト
ルク負荷を測定する装置を提供する。通常の慣用
手段によると、ロードセル装置は、トルク腕２４
に沿つて表示される位置で使用される。次に、ト
ルク負荷は、ロードセルに加えられる力と、検査
部分１２の回転中心からのロードセルの半径方向
距離との積として測定される。

本発明の第１実施例によると、一対のロードセ
ル装置２６，２８は、トルク腕２４に結合されて
設けられる。低範囲ロードセル装置２６は、第２
図を参照して最良に説明される。低範囲ロードセ
ル装置２６は、ロードセル３０を有し、ロードセ
ル３０は、それから延びる腕３２を有している。
Ｃ形ブラケツト３４は、ねじ付きフアスナ３６に
よつて腕３２に取付けられる。ブラケツト３４
は、トルク腕２４の高さよりも大きく脚３５，３
７によつて限定される内側間隙を有している。ブ
ラケツト３４は、一対のコイルばね３８，４０に
よつてトルク腕２４に結合される。トルク腕２４
の運動は、ばね３８，４０に変形を生じさせ、こ
れにより、ブラケツト３４に力を加え、この力
は、ロードセル３０に伝達される。

高範囲ロードセル装置２８は、第３図を参照し
て最良に説明される。高範囲ロードセル装置２８
は、腕４６を有するロードセル４４を備えてい
る。Ｃ形ブラケツト４８は、フアスナ５０によつ
て腕４６に取付られる。ブラケツト４８の脚４
７，４９の間に限定される開放空間は、トルク腕
２４の高さよりも大きい。低範囲セル装置２６と
は異なり、柔軟な結合が高範囲ロードセル装置２
８に設けられず、従つて、所定の程度の「空動
き」が設けられる。従つて、高範囲ロードセル４
４は、トルク腕２４の撓わみが所定の範囲を越え
ブラケツト４８と物理的に接触する様になるとき
にのみ負荷される。止めねじ５２は、ブラケツト
４８によつて与えられる空動きの範囲を調節する
ために該ブラケツト内で使用される。第１図に示
す様に、低範囲ロードセル装置２６は、高範囲ロ
ードセル装置の半径方向距離よりも小さい検査部
分１２の回転軸線からの半径方向距離に位置し、
従つて、所与のトルク負荷によつてロードセル３
０に加えられる力の大きさを増大する。ロードセ
ル３０へのこの増大される負荷は、使用されるロ
ードセルの特定の特性に有利に依存してもよい。

作用の際、低レベルのトルクが検査部分１２に
よつて加えられるとき、トルク腕２４およびばね
３８，４０の僅かな撓わみが生じる。ばね３８，
４０への力は、ロードセル３０に伝達されて、そ
こで測定される。ブラケツト４８によつて与えら
れる空動きは、所定の打切りトルクないし閾値ト
ルクが到達されるまで、負荷がセル４４によつて
抑制されない様に定められる。ロードセル３０
は、力レベルの低範囲にわたり高精度を与える様
に選定される。ロードセル３０の所望の上方作用
限界が接近すると、トルク腕２４の撓わみは、ト
ルク腕が高範囲ロードセル装置２８のブラケツト
４８に機械的に係合する様になる点に達する。該
閾値トルクレベルが到達された後、検査部分１２
によつて加えられる全トルクは、２つのロードセ
ル装置２６，２８の読みから得られるトルクを加
算することによつて定められる。低範囲ロードセ
ル３０の過負荷を回避するため、ばね３８，４０
は、高範囲ロードセル装置２８が作用可能になつ
た後、撓わむのを継続可能な様に選択されかつ方
向づけられる。従つて、トルク腕２４またはその
他の構成要素の連続する撓わみは、低範囲ロード
セル３０に加えられ恐らく損傷する負荷を生じな
い。

第４図、第５図は、本発明の第２実施例を示
す。第４図は、上述の型式のトルクバランス（図
示せず）に取付けられるトルク腕６２を有するト
ルク測定装置６０の部分図である。トルク測定装
置６０は、低範囲ロードセル装置６４の構造を除
き、トルク測定装置１０と同一である。ロードセ
ル装置６４は、ロードセル６６と、腕６８と、ブ
ラケツト７０と、フアスナ７２とを有している。
片持ち梁の態様で装着され、フアスナ７８によつ
てトルク腕６２に結合される一端と、ロードセル
装置６４に係合する他端とを有する板ばね７４が
設けられる。板ばね７４は、上述のばね３８，４
０の作用を行う。止めねじ７６は、トルク腕６２
が高範囲ロードセル装置（図示せず）に係合する
のを可能にするのに必要な板ばね７４の撓わみの
レベルを変更することによつて該システムの打切
り点を調節するために設けられる。第４図に示す
第２実施例の作用は、他の点では第１実施例の作
用の様に進行する。

第６図は、本発明の第３実施例によるトルク測
定装置８２を示す。前述の実施例の様に、トルク
測定装置８２は、トルク腕８８における力を測定
するのに使用される低範囲ロードセル装置８４
と、高範囲ロードセル装置８６とを備えている。
トルク腕８８は、初めに述べたトルク腕とは異な
りトラス状組立体として示される。

低範囲ロードセル装置８４は、継手９６によつ
て装着用ブロツク９４に結合される腕９２を有す
るロードセル９０を備えている。継手９６は、継
手端部１００にねじ込まれるねじ付きボルト９８
を有している。装着用ブロツク９４は、継手端部
１００のボア１０４に挿入されるピン１０２を有
している。装着用ブロツク９４は、フアスナ１０
８によつて片持ちの板ばね１０６に取付けられ
る。

高範囲ロードセル装置８６は、腕１１２を有す
るロードセル１１０と、装着用ブロツク１１４
と、ボルト１２０を有する継手１１６とを備えて
いる。継手端部１１８は、垂直方向に細長いスロ
ツト１２２を有することを除き、継手端部１００
と同一である。スロツト１２２は、ピン１２４は
スロツトの終端の端部に係合する以前に所定の範
囲の運動にわたつて移動するのを可能にする。好
ましくは、ピン１２４の位置を調節する装置が設
けられ、これにより、ロードセル１１０が負荷さ
れる以前の空運動の範囲を調節する。この特徴を
達成する１つの手段は、ピン１２４の位置を制御
するボルト１２６を設けることである。ねじ付き
フアスナ１２８は、装着用ブロツク１１４とスペ
ーサ１３０との間で片持ちの板ばね１０６を締付
けて、該組立体をトルク腕８８に装着するのに使
用される。作用の際、トルク測定装置８２は、前
述の実施例と同様に作用する。この実施例は、第
２実施例の様に板ばねを使用するが、ばね１０６
が第４図、第５図に示す様にトルク腕に垂直に延
びるのではなくトルク腕８８の延長の方向へ延び
る点で第２実施例とは異なる。この配置は、２つ
のロードセル装置に異なる半径方向距離を与え
る。

上述の説明は、本発明の好適実施例と構成する
が、本発明は、特許請求の範囲の適正な範囲およ
び公正な意味から逸脱することなく変更、変形お
よび変化を被り易いことが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるトルク腕お
よび２つの範囲のロードセル装置を示す動力計の
トルクバランス組立体の上部平面図、第２図は特
に低範囲ロードセル装置を示す第１図の線２−２
に沿う断面図、第３図は特に高範囲ロードセル装
置を示す第１図の線３−３に沿う断面図、第４図
は本発明の第２実施例によるトルク腕および低範
囲ロードセル装置の部分的な上部平面図、第５図
は第４図の線５−５に沿う断面図、第６図は本発
明の第３実施例によるトルク測定装置の側部立面
図を示す。 １０，６０，８２……トルク測定装置、１２…
…検査部分、２４，８８……トルク腕、２６，８
４……低範囲ロードセル装置、２８，８６……高
範囲ロードセル装置、３０，４４，９０，１１０
……ロードセル、３４，４８……Ｃ形ブラケツ
ト、３５，３７，４７，４９……脚、３８，４０
……コイルばね、７４，１０６……板ばね、９
４，１１４……装着用ブロツク、９６，１１６…
…継手、１００，１１８……継手端部、１０２，
１２４……ピン、１０４……ボア、１２２……ス
ロツト、１２６……ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 延長するトルク腕に加わる力を測定するトル
   ク測定装置において、低範囲ロードセルと、該低
   範囲ロードセルを前記トルク腕に結合する柔軟な
   装置と、高範囲ロードセルと、前記柔軟な装置が
   所定の程度の撓わみを受けた後にのみ、前記トル
   ク腕によつて加えられる負荷が該高範囲のロード
   セルに伝達される様に、該高範囲ロードセルを該
   トルク腕に結合する空動き装置とを備え、これに
   より、該トルク腕によつて加えられる負荷が閾値
   レベルよりも低いとき、負荷が、前記低範囲ロー
   ドセルへのみ伝達され、該トルク腕によつて加え
   られる負荷が該閾値レベルに等しいか、または該
   レベルより大きいとき、負荷が、該低範囲ロード
   セルおよび前記高範囲ロードセルの双方へ伝達さ
   れるトルク測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のトルク測定装
   置において、前記トルク腕が、動力計のトルクバ
   ランスに結合されるトルク測定装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のトルク測定装
   置において、前記柔軟な装置が、少なくとも１つ
   のコイルばねを含むトルク測定装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載のトルク測定装
   置において、前記柔軟な装置が、板ばねを含むト
   ルク測定装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載のトルク測定装
   置において、前記板ばねが、前記トルク腕の延長
   の方向に平行な方向へ延びるトルク測定装置。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載のトルク測定装
   置において、前記板ばねが、前記トルク腕の延長
   の方向に垂直な方向へ延びるトルク測定装置。 ７ 特許請求の範囲第４項に記載のトルク測定装
   置において、前記空動き装置が、前記板ばねに対
   して固定されるピンと、前記高範囲ロードセルに
   取付けられるカツプラとを有し、該カツプラが、
   その中に該ピンの位置する細長いスロツトを有す
   るトルク測定装置。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載のトルク測定装
   置において、前記空動き装置が、前記高範囲ロー
   ドセルに結合されるほぼＣ計のブラケツトを有
   し、前記トルク腕が、該ブラケツトの延長する脚
   のいずれかに係合するために撓わめられねばなら
   ない様に該ブラケツトの脚の間に間挿されるトル
   ク測定装置。 ９ 軸線のまわりに回転可能なトルクバランスか
   ら延びるトルク腕に加えられる負荷を測定するト
   ルク測定装置において、低範囲ロードセルと、前
   記軸線からの第１半径方向距離において該低範囲
   ロードセルを前記トルク腕に結合する柔軟な装置
   と、高範囲ロードセルと、前記軸線からの第２半
   径方向距離において該高範囲ロードセルを前記ト
   ルク腕に結合する空動き装置とを備え、前記柔軟
   な装置が所定の程度の撓わみを受けた後にのみ、
   該トルク腕によつて加えられる負荷が該高範囲ロ
   ードセルに伝達される如く、該第２半径方向距離
   が、前記第１半径方向距離よりも大きく、これに
   より、該トルク腕によつて加えられる負荷が閾値
   レベルより低いとき、負荷が、前記低範囲ロード
   セルへのみ伝達され、該トルク腕によつて加えら
   れる負荷が該閾値レベルに等しいかまたは該レベ
   ルより大きいとき、負荷が、該低範囲ロードセル
   および前記高範囲ロードセルの双方へ伝達される
   トルク測定装置。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載のトルク測定
   装置において、前記トルク腕が、動力計のトルク
   バランスに結合されるトルク測定装置。 １１ 特許請求の範囲第９項に記載のトルク測定
   装置において、前記柔軟な装置が、少なくとも１
   つのコイルばねを有するトルク測定装置。 １２ 特許請求の範囲第９項に記載のトルク測定
   装置において、前記柔軟な装置が、板ばねを有す
   るトルク測定装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載のトルク測
   定装置において、前記板ばねが、前記トルク腕の
   延長の方向に平行な方向へ延びるトルク測定装
   置。 １４ 特許請求の範囲第１２項に記載のトルク測
   定装置において、前記板ばねが、前記トルク腕の
   延長の方向に垂直な方向へ延びるトルク測定装
   置。 １５ 特許請求の範囲第１２項に記載のトルク測
   定装置において、前記空動き装置が、前記板ばね
   に対して固定されるピンと、前記高範囲ロードセ
   ルに取付けられるカツプラとを有し、該カツプラ
   が、該ピンの位置する細長いスロツトを有するト
   ルク測定装置。 １６ 特許請求の範囲第９項に記載のトルク測定
   装置において、前記空動き装置が、前記高範囲ロ
   ードセルに結合されるほぼＣ形のブラケツトを有
   し、前記トルク腕が、該ブラケツトの延びる脚の
   いずれかに結合するために撓められねばならない
   様に、該ブラケツトの脚の間に間挿されるトルク
   測定装置。 １７ 軸線のまわりに回転可能なトルクバランス
   から延びるトルク腕に加えられる負荷を測定する
   トルク測定装置において、低範囲ロードセルと、
   該低範囲ロードセルに結合されるほぼＣ形の第１
   ブラケツトと、前記軸線からの第１半径方向距離
   において該低範囲ロードセルを該第１ブラケツト
   に結合する少なくとも１つのばね部材とを有する
   低範囲ロードセル装置を備え、該第１ブラケツト
   が、一対の延びる脚を有し、前記トルク腕が、該
   脚の間に位置し、更に、高範囲ロードセルと、該
   高範囲ロードセルに結合されるほぼＣ形の第２ブ
   ラケツトを有する高範囲ロードセル装置を備え、
   該ブラケツトが、一対の延びる脚を有し、前記ト
   ルク腕が、前記軸線からの第２半径方向距離にお
   いて該第２ブラケツトに接触する様に、該脚の間
   に位置し、前記ばね部材が所定の程度の撓わみを
   受けた後にのみ、該トルク腕が、該第２ブラケツ
   トに接触して、前記高範囲ロードセルに負荷し、
   これにより、該トルク腕によつて加えられる負荷
   が閾値レベルより低いとき、負荷が、前記低範囲
   ロードセルに伝達され、該トルク腕によつて加え
   られる負荷が該閾値レベルに等しいかまたは該レ
   ベルよりも大きいとき、負荷が、該低範囲ロード
   セルおよび前記高範囲ロードセルの双方に伝達さ
   れるトルク測定装置。 １８ 特許請求の範囲第１７項に記載のトルク測
   定装置において、前記第２半径方向距離が、前記
   第１半径方向距離よりも大きいトルク測定装置。 １９ 特許請求の範囲第１７項に記載のトルク測
   定装置において、前記第２半径方向距離が、前記
   第１半径方向距離に等しいトルク測定装置。 ２０ 軸線のまわりに回転可能なトルクバランス
   から延びるトルク腕に加えられる負荷を測定する
   トルク測定装置において、低範囲ロードセルと、
   第１ピンを有する第１装着用ブロツクと、ボアを
   限定するカツプラ端部を有する第１カツプラとを
   備える低範囲ロードセル装置を具備し、該カツプ
   ラが、該低範囲ロードセルに結合されると共に、
   該ボアを貫通して該ピンを配置することによつて
   該第１装着用ブロツクに結合され、更に、高範囲
   ロードセルと、第２ピンを有する第２装着用ブロ
   ツクと、細長いスロツトを限定するカツプラ端部
   を有し該スロツトに該第２ピンを配置することに
   よつて該第２装着用ブロツクに結合される第２カ
   ツプラと、前記トルク腕および第２装着用ブロツ
   クに取付けられる一端を有すると共に該第１装着
   用ブロツクに取付けられる第２端部を有する板ば
   ねとを備える高範囲ロードセル装置を具備し、該
   板ばねの撓わみが所定のレベルよりも小さいと
   き、該トルク腕が、前記低範囲ロードセル装置の
   みを負荷し、該板ばねの撓わみが該所定のレベル
   よりも大きく、前記第２ピンが前記スロツトの終
   端の端部に達するとき、負荷が、該低範囲ロード
   セル装置および前記高範囲ロードセル装置の双方
   に伝達されるトルク測定装置。 ２１ 特許請求の範囲第２０項に記載のトルク測
   定装置において、前記第２装着用ブロツクに対し
   て前記第２ピンの位置を調節する装置が、設けら
   れるトルク測定装置。 ２２ 特許請求の範囲第２０項に記載のトルク測
   定装置において、前記板ばねが、前記トルク腕の
   延長の方向に平行な方向へ延びるトルク測定装
   置。 ２３ 特許請求の範囲第２０項に記載のトルク測
   定装置において、前記板ばねが、前記トルク腕の
   延長の方向に垂直な方向へ延びるトルク測定装
   置。